进入了21世纪,原油价格的持续高涨,作为再生能源之一的水利发电,为解决我国可持续发展能源的瓶颈问题,正发挥越来越大的作用。随着西部大开发战略和“西电东送”的实施,一批高坝在我国西南部正要或将要开工建设,这些工程库容高达数十亿到数百亿立方米,并且大部分处于强烈地震多发区,若破坏发生将带来严重的后果。因此,大坝抗震的安全性是我国大坝设计中最关键的问题之一。有效的工程措施对于改善大坝的安全性能,增强其抵御荷载能力等方面可以发挥很好的作用。本文依托国家自然科学基金项目“(50679006)深水高压饱和混凝土多尺度统一本构关系研究及静、动态模型试验”,以阿海碾压混凝土重力坝为研究背景,从仿真混凝土的基本性能,振动台动力模型试验和线性有限元定性分析两方面,对碾压混凝土重力坝钢筋混凝土的抗震加固问题进行了研究。具体地论文主要研究了以下三方面内容:1、进行混凝土坝小缩尺动力模型试验时,研制出满足相似要求的模型混凝土材料成为问题的关键。为了得到模型试验所需要的理想仿真混凝土材料,在电子材料试验机上对大连理工大学研制出的仿真混凝土材料的力学性能和各种参数进行了较详细的研究。对仿真混凝土进行了单向应力状态下的压、拉试验,系统地研究了配合比等对仿真混凝土强度及变形特性的影响。结合原型混凝土的力学特性,研究了仿真混凝土的压、拉本构关系。2、介绍水工结构动力模型破坏试验的基本相似理论,详细论述了阿海碾压混凝土重力坝模型试验的设计。对阿海试验模型换算关系进行了探讨,分析了影响试验结果的几个主要因素。根据数值计算结果,采用泊松比、高阶模态、阻尼等多个修正系数,综合运用相似定律和有限元分析的修正来实现模型试验结果与原型反应间的换算。3、为了正确选择反映各阶段相似关系的钢筋混凝土模拟材料,对几种钢筋混凝土的模拟方法做了深入的研究。通过仿真混凝土四点弯曲梁试件底部埋入金属纤维丝模拟混凝土的配筋。综合多方面效应考虑,本方法可以提高仿真混凝土的延性,整体性。根据荷载—挠度曲线,发现在弹塑性全过程阶段和普通钢筋混凝土具有良好相似性。可以将这种方法用于大坝配筋抗震措施模型试验。4、利用水下地震模拟系统,对阿海碾压混凝土重力坝挡水坝段、排沙坝段、发电坝段以及溢流坝段四个坝段进行无抗震措施和局部配筋抗震措施模型试验。研究局部配筋抗震措施对坝体起裂加速度、坝体整体性等方面抗震性能的影响。5、采用以线弹性理论为基础的混凝土材料模型,利用大型有限元通用软件ANSYS11.0,并且考虑了地基、库水等条件对坝体的影响,对针对阿海碾压混凝土重力坝溢流坝段的抗震钢筋配置问题进行了定性的分析,对抗震钢筋的配置位置、数量及配置形式对坝体起裂情况、裂缝扩展状态、裂缝贯穿情况以及坝体整体性方面的相关性影响提供一定依据。6、通过对模型试验和数值分析结果的综合分析,得出适合的局部配筋是一种有效于碾压混凝土重力坝抗震措施的结论。